题目内容

如图所示,半径为R,内表面光滑的半球形容器放在光滑的水平面上,容器左侧靠着竖直墙壁,一个质量为m的小球,从容器顶端A无初速释放,小球能沿球面上升的最大高度距球面底部B的距离为3R/4,小球的运动在竖直平面内。求:

(1)容器的质量M

(2)竖直墙作用于容器的最大冲量。

 

【答案】

(1)在A球释放到B点时,M未动,对A由机械能守恒有:

mgR=mv02 (2分)

此后A继续向右运动,但B在A给它作用力情况下,离开墙壁向右运动,

对A、B系统:由水平方向动量守恒得:

mv0=(M+m) v1(2分)

由机械能守恒得:

mg·R=mv02 -(M+m) v12 (2分)

由以上三式解得v0=  M=3m(2分)

 

(2)由于在A球释放到B点时,M未动,此后M离开墙壁向右运动,所以对A、B系统来讲,由动量定理知,竖直墙对容器的最大冲量为A球水平动量的变化,

即Im=mv0

代入v0得Im=m(2分)

【解析】略

 

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